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Volume 103 : Bitumes et fumées de bitume et certains hydrocarbures aromatiques polycycliques hétérocycliques

 

En octobre 2011, seize experts de neuf pays se sont réunis au Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) à Lyon, France, pour ré-évaluer la cancérogénicité des bitumes et de leurs fumées, et de certains hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) N-hétérocycliques et S-hétérocycliques. Ces évaluations seront publiées dans le volume 103 des monographies du CIRC1.

Les bitumes sont produits par distillation du pétrole brut par raffinage, et existent aussi naturellement. Les bitumes peuvent être classés en six grandes catégories selon leurs propriétés physiques et certaines spécificités requises pour différentes utilisations (voir annexe). Les bitumes sont principalement utilisés (80%) pour le revêtement des routes ; ils sont aussi utilisés pour des travaux de revêtement de toiture, d’étanchéité, de scellage, ou de peinture. Le terme « bitume » ne doit pas être confondu avec « asphalte », qui est un mélange de bitume (4-10% en poids), de granulats, de sable et d’enduit utilisé pour le revêtement des routes.

Quatre expositions professionnelles majeures aux bitumes et à leurs fumées ont été évaluées pour leur cancérogénicité dans des études épidémiologiques : les travaux de toitures, le revêtement des routes, les travaux d’asphalte coulé, et d’autres activités telles que la fabrication de produits à base de bitume et de mélanges d’asphalte.

Du fait des températures d’application élevées (annexes), les couvreurs sont exposés à des niveaux relativement importants de fumées de bitume. Une méta-analyse de sept études publiées avant 1994 montre une augmentation du risque de cancer du poumon (risque relatif : 1,78 [IC95% 1,50-2,10])2, avec des estimations du risque similaires dans les études de cohorte et les études cas-témoins, ces dernières étant ajustées sur le statut tabagique. Ultérieurement, une étude de cohorte européenne chez des employés exposés au bitume a montré une augmentation du risque de cancer du poumon chez les couvreurs et les employés du secteur de l’étanchéité (indice de mortalité standardisé [SMR, abréviation anglaise pour Standardized Mortality Ratio] : 1,33 [IC95% : 0,73-2,23])3. Cependant, les couvreurs sont susceptibles d’être exposés à d’autres facteurs de risque de cancer du poumon, tels que les goudrons de houille lors du retrait d’anciennes toitures, et des biais de confusion potentiels sont difficiles à écarter. Quatre études de cohorte ont montré des augmentations du risque de cancer des voies aérodigestives supérieures, mais des facteurs de confusion potentiels tels que le statut tabagique, la consommation de boissons alcoolisées, ou d’autres expositions professionnelles ne peuvent pas être exclus.

Une méta-analyse de quatre études chez des travailleurs du revêtement routier ne montre pas d’augmentation de risque de cancer du poumon2. L’étude de cohorte européenne3, la plus grande étude chez des travailleurs du revêtement routier publiée juste après, a montré une faible augmentation de la mortalité par cancer du poumon parmi ces employés par rapport à la population générale (SMR : 1,17 [IC95% : 1,04-1,30]) ; cependant, cette augmentation était moindre lorsque des employés d’autres types de construction étaient pris comme contrôles internes. Lors de la modélisation des indicateurs quantitatifs caractérisant l’exposition aux bitumes (exposition cumulative, moyenne et durée d’exposition), l’exposition moyenne était significativement associée à la mortalité par cancer du poumon. Dans une étude cas-témoin nichée qui exclut les employés du revêtement susceptibles d’avoir été exposés au goudron de houille et à des niveaux plus élevés de bitume, aucune augmentation du risque de cancer du poumon n’était suggérée avec les différentes mesures d’exposition au bitume4. Globalement, le niveau de preuve des études sur le risque de cancer du poumon des travailleurs du revêtement routier ou de maintenance de routes exposés aux bitumes est inégal. De plus, de potentiels facteurs de confusion liés à des expositions à d’autres cancérogènes tels que le goudron de houille, les émissions d’engins diesel, ou la poussière de silice, ne peuvent pas être écartés.

Du fait de son utilisation à haute température, le travail de l’asphalte coulé induit une exposition aux fumées de bitume aux niveaux d’émission reportés les plus élevés (annexes). Deux études ont investigué les risques de cancer associés à l’exposition aux bitumes durant les travaux d’asphalte coulé, et les deux ont montré une augmentation du risque de cancer du poumon3,5.

Toutes les études pertinentes de cancérogénicité animale sur les bitumes ont été réalisées chez la souris (à l’exception d’une étude d’inhalation chez le rat6), en utilisant du bitume appliqué sur la peau à l’état pur, dilué dans un solvant (benzène, acétone, toluène, essences minérales, huile minérale), ou sous forme de condensats de fumées générées par les bitumes. Une des trois études utilisant des bitumes oxydés (bitumes de classe 2)7 et les quatre études utilisant les condensats de fumées de ces bitumes8 ont montré une augmentation du risque de tumeurs de la peau (annexes). En revanche, aucune étude sur les bitumes de distillation (bitumes de classe 1) ou leur condensats de fumées, y compris l’étude d’inhalation chez le rat, n’a montré d’augmentation du risque. Parmi les deux études sur le bitume fluidifié (bitumes de classe 3), l’étude d’initiation-promotion a mis en évidence un effet promoteur sur les tumeurs de la peau9,10. Les autres classes de bitumes n’ont pas fait l’objet d’études de cancérogénicité, ou ont produit des résultats qui ne permettaient pas de conclure.

Les bitumes sont des mélanges complexes qui contiennent de nombreux composés organiques chimiques. Les fumées de bitume, générées par la chaleur, peuvent contenir des HAP de deux à sept cycles aromatiques, dont plusieurs d’entre eux sont mutagènes et cancérogènes11. Dans des cellules de mammifères, l’exposition aux fumées de bitume ou à leurs condensats (classe de bitume rarement rapportée) a induit des produits mutagènes intermédiaires et des adduits à l’ADN12-14, des dommages à l’ADN15 et des micronuclei16, et causé un stress cellulaire et une perturbation des systèmes de défense cellulaires17. Par rapport aux populations contrôle, les prélèvements sanguins et urinaires des travailleurs du revêtement routier travaillant avec des bitumes contenaient des niveaux plus élevés de composés mutagènes dans les urines, des niveaux plus élevés de dérivés réactifs de l’oxygène, une augmentation des dommages à l’ADN et des altérations cytogénétiques tels que les échanges de chromatides sœurs, les micronuclei, et des aberrations chromosomiques lymphocytaires19,20. Chez les couvreurs, les fumées de bitume ont induit des altérations de l’ADN.

Le Groupe de Travail du CIRC a conclu à un « niveau de preuve limité » quant à la cancérogénicité pour l’homme des expositions professionnelles aux bitumes et fumées de bitumes durant les travaux de revêtement de toiture. Dans les expérimentations animales, le niveau de preuve était « limité » pour la cancérogénicité des bitumes oxydés (bitumes de classe 2), qui sont principalement utilisés dans les travaux de revêtement de toiture, et le niveau de preuve était « suffisant » pour la cancérogénicité des condensats de fumées de ces bitumes oxydés. Le Groupe de Travail a donc classé les expositions professionnelles aux bitumes oxydés et à leurs fumées durant les travaux de revêtement de toiture comme « probablement cancérogènes pour l’homme » (groupe 2A).

Le niveau de preuve de la cancérogénicité pour l’homme des expositions professionnelles aux bitumes et à leur fumées durant les travaux de revêtement de routes a été jugé « inadéquat ». Les études expérimentales chez l’animal conduisent aussi à un niveau de preuve jugé « inadéquat » pour la cancérogénicité des bitumes de distillation et des condensats de leurs fumées, lesquels sont principalement utilisés pour les travaux de revêtements routiers. Cependant, le niveau de preuve élevé pour les effets mutagènes et génotoxiques chez les travailleurs exposés a conduit à la classification de l’exposition professionnelle aux bitumes de distillation et aux condensats de leurs fumées durant les travaux de revêtement de routes comme « possiblement cancérogène pour l’homme » (groupe 2B).

Le niveau de preuve était « limité » quant à la cancérogénicité de l’exposition professionnelle aux bitumes et à leurs fumées durant les travaux d’asphalte coulé. En l’absence de données expérimentales chez l’animal pour ces types de bitumes, les expositions professionnelles aux bitumes durs et à leurs fumées durant les travaux d’asphalte coulé ont été classées comme « possiblement cancérogène pour l’homme » (groupe 2B).

Les évaluations des HAP N-hétérocycliques et S-hétérocycliques, dont certains ont été détectés dans des fumées de bitume, sont présentées dans le tableau. Aucune étude épidémiologique sur ces HAP n’a été rapportée. Des études sur la dibenz[a,j]acridine et la dibenz[c,h]acridine dans des systèmes expérimentaux ont montré leur génotoxicité avec un niveau de preuve élevé, ce qui a conduit à une évaluation globale plus élevée (respectivement groupe 2A et 2B) que celle basée uniquement sur les données des études de cancérogénicité respectives.

Tableau : Evaluation des hydrocarbures aromatiques polycyliques N-hétérocycliques et S-hétérocycliques
 
Agent

Niveau de preuve quant
à la cancérogénicité
dans les études animales

Niveau de preuve
mécanistique
Evaluation globale
Benz[a]acridine Inadéquat Faible 3
Benz[c]acridine Limité Faible 3
Dibenz[a,h]acridine Suffisant Modéré 2B
Dibenz[a,j]acridine Suffisant Elevé 2A*
Dibenz[c,h]acridine Limité Elevé 2B*
 Carbazole  Suffisant  Faible 2B 
 7H-dibenzo[c,g]carbazole  Suffisant Modéré  2B 
 Dibenzothiophene Inadéquat (pas de données)   Faible
 Benzo[b]naphtol[2,1-d]thiophene  Limité  Faible
 
* Le niveau de preuve élevé des études mécanistiques a contribué à l’évaluation globale (voir texte).
 
 
 
Auteurs : Béatrice Lauby-Secretan, Robert Baan, Yann Grosse, Fatiha El Ghissassi, Véronique Bouvard, Lamia Benbrahim-Tallaa, Neela Guha, Laurent Galichet, Kurt Straif, pour le Groupe de Travail du Centre International de Recherche sur le Cancer de l’OMS
 
Nous déclarons que nous n’avons aucun conflit d’intérêt.

 

Références :

1. IARC. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, vol 103. Bitumens and bitumen emissions, and some heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons. Lyon, International Agency for Research on Cancer (in press).

2. Partanen T, Boffetta P. Cancer risk in asphalt workers and roofers: review and meta-analysis of epidemiologic studies. Am J Ind Med 1994; 26: 721–40.

3. Boffetta P, Burstyn I, Partanen T, et al. Cancer mortality among European asphalt workers: an international epidemiological study. I. Results of the analysis based on job titles. Am J Ind Med 2003; 43: 18–27

4. Olsson A, Kromhout H, Agostini M, et al. A case-control study of lung cancer nested in a cohort of European asphalt workers. Environ Health Perspect 2010; 118: 1418–24.

5. Hansen ES. Cancer incidence in an occupational cohort exposed to bitumen fumes. Scand J Work Environ Health 1989; 15: 101–05.

6. Fuhst R, Creutzenberg O, Ernst H, Hansen T. 24 months inhalation carcinogenicity study of bitumen fumes in wistar (WU) rats. J Occup Environ Hyg 2007; 4 (suppl 1): 20–43.

7. Simmers MH. Cancers from air-refined and steam-refined asphalt. Ind Med Surg 1965; 34: 255–61.

8. Clark CR, Burnett DM, Parker CM, et al. Asphalt fume dermal carcinogenicity potential: I. dermal carcinogenicity evaluation of asphalt (bitumen) fume condensates. Regul Toxicol Pharmacol 2011; 61: 9–16.

9. Robinson M, Bull RJ, Munch J, Meier J. Comparative carcinogenic and mutagenic activity of coal tar and petroleum asphalt paints used in potable water supply systems. J Appl Toxicol 1984; 4: 49–56.

10. Bull RJ, McKee RH, Robinson M, Munch J, Meier J. Asphalt paint carcinogenesis. Reply to comments. J Appl Toxicol 1985; 5: 423–24.

11. IARC. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Some non-heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons and some related exposures. Lyon: International Agency for Research on Cancer, 2010.

12. De Méo M, Genevois C, Brandt H, Laget M, Bartsch H, Castegnaro M. In vitro studies of the genotoxic effects of bitumen and coal-tar fume condensates: comparison of data obtained by mutagenicity testing and DNA adduct analysis by 32P-postlabelling. Chem Biol Interact 1996; 101: 73–88.

13. Qian HW, Ong T, Nath J, Whong WZ. Induction of DNA adducts in vivo in rat lung cells by fume condensates of roofing asphalt. Teratog Carcinog Mutagen 1998; 18: 131–40.

14. Wang JJ, Frazer DG, Stone S, et al. Urinary benzo[a]pyrene and its metabolites as molecular biomarkers of asphalt fume exposure characterized by microflow LC coupled to hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry. Anal Chem 2003; 75: 5953–60.

15. Zhao HW, Yin XJ, Frazer D, et al. Effects of paving asphalt fume exposure on genotoxic and mutagenic activities in the rat lung. Mutat Res 2004; 557: 137–49.

16. Lindberg HK, Vaananen V, Jarventaus H, et al. Genotoxic effects of fumes from asphalt modified with waste plastic and tall oil pitch. Mutat Res 2008; 653: 82–90.

17. Gate L, Langlais C, Micillino JC, et al. Bitumen fume-induced gene expression profile in rat lung. Toxicol Appl Pharmacol 2006; 215: 83–92.

18. Pasquini R, Monarca S, Scassellati SG, Savino A, Bauleo FA, Angeli G. Urinary excretion of mutagens, thioethers and D-glucaric acid in workers exposed to bitumen fumes. Int Arch Occup Environ Health 1989; 61: 335–40.

19. Murray EB, Edwards JW. Differential induction of micronuclei in peripheral lymphocytes and exfoliated urothelial cells of workers exposed to 4,4’-methylenebis-(2-chloroaniline) (MOCA) and bitumen fumes. Rev Environ Health 2005; 20: 163–76.

20. Burgaz S, Erdem O, Karahalil B, Karakaya AE. Cytogenetic biomonitoring of workers exposed to bitumen fumes. Mutat Res 1998; 419: 123–30.

 

Membres du Groupe de Travail 

A Blair—Chair (USA); M Machala (Czech Republic); T Kauppinen (Finland); W Ahrens, J Borlak (Germany); H Kromhout (Netherlands); M Marques (Portugal); P Gustavsson (Sweden); C K Huynh (Switzerland); D H Phillips (UK); F Beland, C W Jameson, D Loomis, S Nesnow (USA)
Experts invités : R Fuhst (Germany); M D McClean (USA)

Représentants : G Bourdel, ML Cointot (ANSES,France)

Observateurs : M Acott (industries Américaines et Europénne de revêtement); N Falette (Centre Léon Bérard, France); W E Fayerweather (industries américaines, Europénne et Asiatiques de toiture); J J Freeman (industries de fabrication Américaines, Européennes, et Asiatiques); A J Kriech (Heritage Research Group, USA); J M Melius (Union Nord Américaine des travailleurs représentant les travailleurs du revêtement); A J Riley (industries de fabrication Américaines, Européennes, et Asiatiques)
 

Conflits d’intérêts :

 
MDM reçoit des allocations de recherche de l’association nationale du revêtement d’asphalte (US National Asphalt Pavement Association). MA est salarié(e) de l’association nationale du revêtement d’asphalte et a fait un serment devant les audiences réglementaires. WEF est employé(e) de Owens Corning, qui produit et vend des produits de revêtement de toiture et routiers. JJF est employé(e) de ExxonMobil Biomedical Sciences, une filiale de ExxonMobil Corp. AJK possède des parts dans une entreprise de bitume, et est employé(e) de Heritage Research Group, une entreprise qui a été financée par des associations d’industriels pour réaliser des études sur les bitumes et leurs fumées. JMM est employé(e) du fond Laborers’ Health and Safety (santé et sécurité des travailleurs) de l’état de New York, qui reçoit le soutien du syndicat qui représente les employés du revêtement dans cet état ; il est aussi consultant pour une caisse de fonds nationale similaire. AJR est employé(e) de BP, une entreprise multinationale de pétrole qui produit et vend du bitume et des produits à base de bitume, et est un représentant des associations industrielles Eurobitume et Concawe. Tous les autres membres du Groupe de Travail et spécialistes invités, ainsi que les représentants et le secrétariat, n’ont déclaré aucun conflit d’intérêt. 
 
Traduit de l'anglais par Unité Cancer Environnement
Relecture : B.Secretan, Section des Monographies du CIRC.
 
 
Lien vers le Volume 103 (2013)  Bitumens and Bitumen Emissions, and Some N- and S-Heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, disponible en anglais sur le site internet des Monographies du CIRC ici.
 
 

Annexes

Ces deux tableaux sont publiés dans The Lancet Oncology volume 12, Bitumens and bitumen emissions, and some heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons.
 
 
Tableau 1. Noms et synonymes, production et principales utilisations des bitumes
 
Classe
Nom courant
Synonymes*
Méthode de production
Principales utilisations
1 Bitumes de distillation Bitumes de revêtement routier; asphalte bitumeux avec grade de viscosité ; ciment bitumineux ; liant hydrocarboné Produit par distillation de pétrole brut pendant le raffinage du pétrole, suivie d’une distillation à vide et/ou une précipitation par solvant
a. Enrobé bitumeux à chaud : revêtement routier, surfaçage des routes, généralement à 120-170°C
b. Enrobé bitumeux tiède : revêtement routier, généralement à 100-140°C
      Bitumes durs   Distillation prolongée pour réduire l’indice de pénétration Travaux d’asphalte coulé, généralement à 200-250°C
2 Bitumes oxydés Bitumes soufflés; asphalte soufflé, asphaltes de toiture    
      Oxydés (soufflés)   Soufflage important Applications sur toitures, généralement à 180-230°C
      Semi-soufflés   Soufflage limité Similaires à la classe 1
3 Bitumes fluidifiés Bitumes fluxés Bitumes de classe 1 ou 2 fluxés avec des extraits de solvants, des résidus thermo-craqués, des distillats de pétrole et /ou des produits dérivés de goudrons de houille Surfaçage des routes
4 Emulsions de bitumes Asphalte emulsionné Fine dispersion de gouttelettes de bitume dans l’eau ou un émulsifiant, préparé principalement avec un bitume de classe 1 (les classes 3 et 5 peuvent aussi être utilisées) Surfaçages des routes
5 Bitumes modifiés   3-15% en poids d’additifs tels que des polymères, des granules de caoutchouc, des élastomères, des sulfures ou des acides polyphosphoriques Applications spécialisées
6 Bitumes (thermo-)craqués   Distillation à haute température Mélanges de bitumes
*, le terme « asphalte » dans cette colonne correspond au terme américain pour « bitume »


 

Tableau 2. Cancérogénicité dans les études animales, par classe de bitume
 
Classe Niveau de preuve
Classe 1 Inadéquat
   Condensats de fumée Inadéquat
Classe 2 Limité
   Condensats de fumée Suffisant
Classe 1&2, échantillons combinés Limité
   Condensats de fumée Inadéquat
Classe 3 Limité
Classe 4 (non testée)
Classe 5 (non testée)
Classe 6 Inadéquat
 
 
21 déc. 2016

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